Учените разкриват как пеперудите създават ярко оцветените си криле

 

Пеперудите може да благодарят на нанокристалните структури за прекрасните си цветове.
Пеперудите може да благодарят на нанокристалните структури за прекрасните си цветове.

От ярко оранжевото, означаващо опасност при пеперудата монарх, до кралското синьо на синята пеперуда морфо, пеперудите са в същинска дъга от цветове.

Насекомите показват тези невероятни нюанси благодарение на люспите по крилете си. Тези люспи са направени от кристали, които пък са създадени от молекула, наречена хитин (същото вещество, което изгражда екзоскелета на пеперудите и гъбите). Мъничките кристали на люспите на пеперудите са наречени гироиди (gyroids). От тях се интересуват както биолозите, така и учените, които се занимават с материалознание. Те са много по-малки и прецизни от всичко, създадено от човека днес.

Нова статия в Science Advances изследва как тези кристали се развиват на крилата на пеперудите по време на метаморфозата им от гъсеница в красивата финална форма.

Изследователите все още не могат да сложат камера в какавидата, за да гледат процеса в реално време – въпреки че има лаборатории, които работят над точно този проблем. Защото колкото и да са страхотни камерите днес, те не са нито достатъчно малки, нито достатъчно чувствителни, за да наблюдават неща като формирането на люспите в реално време, а влажната вътрешност на какавидата не е удобна за чувствителните електроники.


РЕКЛАМА:

***

„Периодът на какавидиране на пеперудите обикновено трае две седмици“, казва главният автор на изследването Bodo Wilts в имейл. „Люспите порастват за 2-3 дни, от първата различима форма до пълния си размер, в зависимост от вида пеперуда и условията на отглеждане.“

Вместо да се опитват да гледат как люспите и гироидите се развиват в реално време, Wilts и колегите му погледнали развитите люспи на малка малинова пеперуда Thecla opisena от Мексико под много силен микроскоп, което им позволило да видят детайли от структурата на крилата още по-отблизо.

Thecla opisena. Credit: Bodo Wilts
Thecla opisena. Credit: Bodo Wilts

„Бях развълнуван, когато видях пеперудата за пръв път под светлинния микроскоп“, казва Wilts. „Очаквах да видя „обичайната“ шарка на зелените люспи, наблюдавани при много пеперуди, но вместо това открих, че всяка люспа има структурирани нано кристали, които, изненадващо, не бяха свързани помежду си.“

В тази пеперуда гироидите били подредени в ивици от малки до големи отделни люспи, което придава на люспата традиционния ѝ блясък и пигмент, и също дава на изследователите бегъл поглед над начина, по който може да са се сформирали. Те казват, че вместо да израстат в предварително зададен шаблон в какавидата, формата на структурите изглежда расте динамично с течение на времето.

В нова статия се разкрива, че линеарното разположение на кристалите в люспите на крилата на пеперудите показва, че те се развиват с течение на времето. Credit: Bodo Wilts
В нова статия се разкрива, че линеарното разположение на кристалите в люспите на крилата на пеперудите показва, че те се развиват с течение на времето. Credit: Bodo Wilts

Това изследване разгледало само един от 140 000 вида пеперуди, но има голям шанс това да издаде повече на изследователите как другите формират отличителните си шарки на крилата.

„Очакваме, че растежният механизъм, разработен тук, може да бъде приложен към други пеперуди с подобна шарка на люспите“, казва Wilts. „Но аз съм убеден, че може да се приложи към повечето люспи от криле. Въпреки че разнообразието на наноструктури сред пеперудите е огромно, всички люспи имат един основен механизъм за растеж.“

В момента Wilts работи върху друго изследване, което разглежда няколко вида. Наноструктурите биха могли също да кажат на изследователите повече за други организми и структури, като митохондриите в клетките, които имат също толкова сложни структури.

„Настоящото изследване може само косвено да покаже механизмите на клетъчно ниво, но аз подозирам, че от това ще се вдъхновят и бъдещи изследвания“, казва Wilts. „Научаването и разгадаването на принципа зад тези сложно нагънати шарки на молекулярно ниво ще бъде много важно.“

Люспите на крило на пеперуда, показващи различни цветове. Credit: Bodo Wilts
Люспите на крило на пеперуда, показващи различни цветове. Credit: Bodo Wilts

Превод: Никол Николова

Източник: Popular Science


Европейска нощ на учените 2022 г.: